test

gordeeva_anna_lab_1/lab1.py

@@ -0,0 +1,66 @@
+import streamlit as st
+import numpy as np
+from matplotlib import pyplot as plt
+from matplotlib.colors import ListedColormap
+from sklearn.model_selection import train_test_split
+from sklearn.preprocessing import StandardScaler
+from sklearn.datasets import make_moons, make_circles, make_classification
+from sklearn.linear_model import Perceptron
+from sklearn.neural_network import MLPClassifier
+from sklearn.metrics import accuracy_score
+
+st.header("Лабораторная работа 1. Вариант 7")
+
+#Создаем данные
+moon_dataset = make_moons(noise=0.3, random_state=0)
+X, y = moon_dataset #Х это двумерный массив с признаками (координатами), а y - одномерный массив с 0 и 1.(Либо к 1 классу, либо к другому)
+X = StandardScaler().fit_transform(X) #Данные нужно обязательно стандартизировать, для того, что бы один признак не перевешивал в обучении другой признак
+X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=.4, random_state=42) #Делим на обучающую и тестовую выборку. Число выбираем для того, чтобы выборка при каждом старте не менялась
+
+def print_perceptron(perceptron):
+    # Обучение модели на обучающих данных
+    perceptron.fit(X_train, y_train)
+
+    #Определение точности модели
+    y_pred = perceptron.predict(X_test)#На тестовой выборке получаем принадлежность к классу
+    accuracy  = accuracy_score(y_test, y_pred)
+    st.write("Точность:", accuracy)
+
+    #График с помощью Matplotlib
+    fig, ax = plt.subplots()
+    cm_bright = ListedColormap(['#FF0000', '#0000FF'])
+    cm_bright2 = ListedColormap(['#FFBBBB', '#BBBBFF'])
+    cmap = ListedColormap(['#FFBBBB', '#BBBBFF'])
+
+    #Отрисовка градиента/фона
+    h = .02  # шаг регулярной сетки
+    x0_min, x0_max = X_train[:, 0].min() - .5, X_train[:, 0].max() + .5 #Определение границы множества по оси х
+    x1_min, x1_max = X_train[:, 1].min() - .5, X_train[:, 1].max() + .5 #Определение границы множества по оси y
+    #np.arange(start, stop, inter) позволяет создать последовательность числен в интервале от start до stop c интервалом/шагом inter
+    xx0, xx1 = np.meshgrid(np.arange(x0_min, x0_max, h), np.arange(x1_min, x1_max, h)) #получаем координатную матрицу из координатных векторов
+    Z = perceptron.predict(np.c_[xx0.ravel(), xx1.ravel()])
+    Z = Z.reshape(xx0.shape)  # Изменяем форму Z в соответствии с сеткой
+    # Применяем обученную модель к сетке точек и отображаем результат как цветовую карту
+    ax.contourf(xx0, xx1, Z, cmap=cmap, alpha=.8)
+    scatter_train = ax.scatter(X_train[:, 0], X_train[:, 1], c=y_train, cmap=cm_bright, marker='o', label='Обучающая выборка')
+    scatter_test = ax.scatter(X_test[:, 0], X_test[:, 1], c=y_test, cmap=cm_bright2, marker='x', label='Тестовая выборка')
+    ax.legend(handles=[scatter_train, scatter_test], labels=['Обучающая выборка', 'Тестовая выборка'])
+    st.pyplot(fig)
+
+# Создание объекта модели персептрона
+on = st.toggle('Персептрон')
+if on:
+    perceptron = Perceptron(max_iter=100, random_state=0)
+    print_perceptron(perceptron)
+
+# Создание объекта модели персептрона
+on = st.toggle('Многослойный персептрон с 10-ю нейронами в скрытом слое (alpha = 0.01)')
+if on:
+    perceptron = MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(10,), alpha=0.01, max_iter=1000, random_state=0)
+    print_perceptron(perceptron)
+
+# Создание объекта модели персептрона
+on = st.toggle('Многослойный персептрон с 100-а нейронами в скрытом слое (alpha = 0.01)')
+if on:
+    perceptron = MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(100,), alpha=0.01, max_iter=1000, random_state=0)
+    print_perceptron(perceptron)

gordeeva_anna_lab_1/readme.md

@@ -0,0 +1,62 @@
+## Задание
+Данные: make_moons (noise = 0.3, random_state = 0)
+
+Модели:
+* Персептрон
+* Многослойный персептрон с 10-ю нейронами в скрытом поле (alpha = 0.01)
+* Многослойный персептрон с 100-а нейронами в скрытом поле (alpha = 0.01)
+
+## В чем различие каждой модели
+
+Персептрон:
+* самая простая форма искусственной нейронной сети
+* состоит из одного или нескольких нейронов
+* только один слой нейронов
+* разделяет данные линейно
+
+Многослойный персептрон с 10-ю/100-а нейронами в скрытом поле (alpha = 0.01)
+* более сложная форма искусственной нейронной сети
+* состоит из нескольких слоев, причем имеет один или несколько скрытых слоев
+* способен решать задачи классификации, регрессии, обработки изображений, текста и т.д
+
+Общий вывод таков, что многослойный персептрон способен решать более сложные задачи, требующие нелинейных решений.
+
+
+## Библиотеки
+Streamlit. Предоставляет простой способ создания веб-приложений для визуализации данных.
+
+Numpy. Предоставляет возможность работать с массивами и матрицами.
+
+Matplotlib. Используется для создания графиков.
+
+Sklearn. Предоставляет инструменты и алгоритмы, которые упрощают задачи, связанные с машинным обучением.
+
+## Функционал
+Предоставляет создание объекта для каждой модели персептрона.
+
+Создание данных с помощью функции make_moon c последующим
+делением данных на обучающую и тестовую выборку. 
+
+Метод print_perceptron, в котором происходит обучение модели, определение точности и отрисовка графика.
+
+## Запуск
+Перед запуском необходимо запустить виртуальную среду venv. Так как я использую streamlit, то для запуска необходимо в терминал прописать следующую строку:
+```
+streamlit run lab1.py
+```
+Приложение развернется на локальном сервере и автоматически откроется в браузере.
+
+## Скриншоты работы программы
+При запуске выглядит так:
+![Alt text](win_start.jpg "Optional Title")
+
+Построенные графики
+![Alt text](1graf.jpg "Optional Title")
+
+![Alt text](2graf.jpg "Optional Title")
+
+![Alt text](3graf.jpg "Optional Title")
+
+## Вывод
+В первой модели, как сказано выше, данные делятся линейно. Но точность разделения близка к 1, поэтому задача в данном случае решена.
+В других моделях данные делятся нелинейно и чем выше кол-во нейронов, тем разбиение становится точнее. Но точность в обоих случаях одинаковая.